DL T 5397 2007 水电工程施工组织 设计规范 10

  6.4.16低温混凝土施工：

   l关于低温季节混凝土施工气温标准问题，DL/T 5144-2001

《水工混凝土施工规范》中规定：“寒冷地区的日平均气温连

续5d稳定在5℃以下或最低气温连续5d稳定在-3℃以下时，按

低温季节施工。”由于日平均气温降至5℃以下时，混凝土强度增

长明显减缓；最低气温-3℃以下时，混凝土易受早期冻害，所以

采用此双指标控制是需要的。

    原水电部1964年《水工建筑物混凝土及钢筋混凝土工程施工

技术暂行规范》，以及前苏联、日本、美国等国家亦均根据气温条

件规定一种标准，如表15所示。

表15国内外低温季节混凝±施工气温标准

规范名称	低温季节混凝土施工气温标准
中国原水电部《水工混凝土及钢筋混 凝士工程施工技术暂行规范》（1964年）	日平均气温在5℃以下或最低气温在-3．C 以下
中国交通部航务工程局《混凝土及钢 筋混凝土冬季施上苦i规定》（1962年）	室外最低气温低于0℃
前苏联规范(1976年)	日平均气温低于0℃或最低气温低于-5℃
美国AC1306-78	日平均气温连续3d低于4.5℃
日本土木学会规范	日平均气温低于4℃
联邦德国工业标准DIN1045规定	日平均气温低于5℃
国际建设材料及结构试验研究协会 RILEM规定（1963年）	日平均气温低于5℃

 

    由表15可见，大多数标准都以平均气温低于5℃为低温季节

混凝土施工的气温标准，这与混凝土养护温度低于5℃时其强度

增长显著减缓是一致的。

    2将“混凝土允许受冻的临界强度”改以“成熟度”（混凝     

土养护温度与养护时间的乘积）作为衡量标准的原因在于：  ．

   1)低温混凝土施工现场均系在变温情况下养护的，试验

      室标准养护试件的强度值很难代表浇筑块的实际强

      度，而根据不同时间与不同养护温度的乘积累计值却

      能较准确地代表混凝土实际强度。

   2)混凝土的养护温度较易观测，也即成熟度较易得出，

     而量测混凝土强度就相对困难一些。

   3)目前国际上已广泛使用以“成熟度”为检验混凝土是

     否允许受冻的标准。我国于1964年在桓仁水电站进行

     过一些试验研究，建议1800℃·h为混凝土的成熟度，

    以后又在回龙山与白山水电站的低温季节混凝土施工

    中得到应用，均认为简易可行。

    英国绍尔根据其试验，发现混凝土在低于-10℃时，强度停止

增长，得到成熟度计算式：

R=Σ(T+10) △t        (1)

    式中：

    R—成熟度，℃·h：

    T一混凝土在时间At内的温度，℃：

   △t—养护时间，h。

    东北勘测设计研究院与中国水利水电第一工程局于1984年

又对不同水泥品种通过试验取得如下数值：

    当采用普通硅酸盐水泥时：

R=∑(T+10) △t    (2)

    当采用矿渣大坝水泥时：

R=∑(T+5) △t    (3)

    上两项试验中如掺加化学外加剂，该常数值应通过试验确定。

    DL/T 5144-2001《水工混凝土施工规范》对混凝土允许受冻

的临界强度规定为“大体积混凝土应不低于7MPa"，相应混凝土

强度可达到在标准养护28d强度的40%以上。如现按1800℃·h

的成熟度为标准，普通硅酸盐水泥拌制的混凝土强度也可达标准

养护28d强度的40%以上。两项衡量标准较接近。

   白山水电站低温季节施工的实际资料也证明此种检验标准实

用，即使混凝土成熟度达不到1800℃·h受冻，混凝土后期强度

也不致受影响。如1980年12月在10号坝段326m高程的暖棚内

  浇筑混凝土，两天后因故停止供热，使混凝土受冻，当时强度仅

4.5MPa，相应成熟度672℃·h，设计标号为R90等于200号，受

  冻后继续养护，后期强度仍达36.4MPa。1981年1月在地下开关

  站洞内设有保温设施的部位浇筑边墙混凝土，一天后亦因故停止

  供热，使混凝土受冻，该时强度仅1.5MPa，相应成熟度仅288℃·h，

  设计标号为R28等于200号，受冻后继续养护，后期强度仍达

  27.84MPa，接受标准养护件28d强度为29.7MPa。这两个实例，

  一方面说明混凝土早期受冻后，如继续养护，对后期强度的影响

不大；同时也说明即使混凝土的成熟度低至288℃·h受冻，对混

  凝土后期强度的恢复也无甚影响。

      由此也可看到国外规范中允许混凝土受冻的成熟度值有的定

  得很低，如法国规定为480℃·h，也许是考虑了后期混凝土强度

  可能恢复之故。当然也有高的，如瑞士定为2520℃·h，但总的

  看，绝大多数在1400℃·h以下。故我国初次将混凝土允许受冻

  以临界强度为标准改为以成熟度为标准，暂定为1800℃·h，其

  相应标准养护混凝土28d强度的40%是稳妥的，是能够保证混凝

  土质量的。

    3 DL/T 5144-2001《永工混凝土施工规范》5.4.4条规定“有

  抗冻要求的混凝土应掺用加气剂”，但含气量增加1%，混凝土强

  度要降低3%～4%，故附录表D.3中规定“掺气量通过试验确定”。

  6.4.17变态混凝土是在碾压混凝土摊铺施工中铺洒灰浆而形成

  的富浆碾压混凝土，可采用振捣的方法捣固密实，应随着碾压混

  凝土施工逐层进行。变态混凝土在国内许多工程已获得广泛应用，

  效果较好。尤其是在普定工程初步使用后，沙牌工程已扩大到两        

岸岸坡基岩接触的垫层、坝面上游的防渗层和下游斜面等部位全

面使用。

    坝基基础通常应采用微膨胀垫层常态混凝土找平，两岸岸坡

接触处为保证结合良好，通常也采用垫层常态混凝土。经过“八

五”和“九五”攻关研究、大量试验和施工实践，将变态混凝土

扩大范围使用，已成功应用于大坝坝基基岩接触处、两岸岸坡基

岩接触处、孔口、廊道、竖井等周边部位。变态混凝土扩大范围

使用，降低了胶凝材料用量，简化了温度控制措施，同时避免了

因拌和楼受混凝土品种变换影响而降低混凝土的生产率，有利于

坝体碾压混凝土快速上升。

    常态（或变态）混凝土和碾压混凝土交界面结合部位应按异

种混凝土施工技术要求——先浇后碾或先碾后浇的层间处理方式

认真处理，两种混凝土应交叉浇筑，常态（或变态）混凝土应在

初凝前振捣密实，碾压混凝土应在允许层间间隔时间内碾压完毕。

6.4 18国内外采用较多的是平层通仓法。采用斜层平推法、台

阶法的目的主要为了减小浇筑作业面积，缩短层间间隔时间。施

工实践表明，斜层平推法可以用较小的浇筑能力浇筑较大面积的

仓面，达到减少投入、提高工效、降低成本和改善层面结合质量

的目的。在气温较高的季节，采取这种施工方法效果更为明显，

如江垭水电站在夏季采用斜层平推法。

    根据旋工实践，压实厚度为30cm时，采取推土机将混凝土

推离卸料位置平仓，平仓厚度34cm，可达到较好的改善分离状态

的效果。

    碾压混凝土虽然水泥用量少，水化热低，但由于采用通仓快

速连续上升的施工工艺和大量掺入粉煤灰，使混凝土散热条件差、

发热过程长，坝体仍然存在温度应力问题。尤其在高温季节施工

时，温度应力问题将更加突出。对于常态混凝土采用的加冰拌和、

预冷骨料等措施，在碾压混凝土中采用较少。通过沙牌、龙首、

石河子、蔺河口等工程施工实践，在坝体中埋设高密度聚乙烯冷  

却水管，利用天然河水通水冷却，降低高温和次高温季节浇筑的

碾压混凝土的最高温升，起到了防止开裂的效果。

6.4 19为避免因为拌和物放置时间过长而引起混凝土质量问

题’对拌和物自拌和到碾压完毕的时间应有所限制，具体应根据

不同天气条件下混凝土粥值变化情况和对压实容重的影响来确

定。国内工程施工实践证明，碾压工作应在混凝土拌和后2h内完

成。对于气温较高季节，应缩短；低温或多雨天气，可适当延长。

6.4.20为了确保混凝土层间结合质量，必须控制施工层间间隔

时间。国内外许多工程均采用双重标准，一个用于控制直接铺筑，

即直接铺筑允许时间；一个用于控制层面铺垫层的铺筑，即加垫

层铺筑允许时间。施工实践表明，只要时间标准选择合适，两种

控制方法均可满足层间结合质量和抗剪断指标的要求。由于直接

铺筑工序简单，效率高，层间结合质量好，因此，在施工安排上

应优先采用。

    鉴于问题的重要性和复杂性，直接铺筑允许时间和加垫层铺

筑允许时间应综合考虑各种因素通过试验确定，中小型工程可类

比确定。一般直接铺筑允许时间在正常天气条件下可采用初凝时

间或稍短时间。江垭工程这两个时间分别规定为6h和24h，施工

中实际直接铺筑允许时间采用初凝时间，加垫层铺筑允许时间实

测最长22h,一般在18h～22h之间。

6.5碾压式土石坝施工

6.5 1认真分析工程所在地区气象台（站）的观测资料，对于气

象条件比较复杂的地区是必要的。有些地区气象台（站）虽距工

程所在地较近，但并不属同一气象分区，气象条件差别较大，需

分析采用。

    各种气象要素对坝料施工的影响程度分为两类：第一类是对

坝料施工有显著影响，设计工作中需用其具体数据，如降水、气

温和蒸发等，应根据各种量级对施工影响的程度，制表统计分月     

出现的天数。第二类是对坝料施工有影响，但不使用具体数据，

如相对湿度、日照、云量、风力、风向等气象资料，也应统计作

定性分析用。

6.5.3～6.5.4土料级配调整，无论采用简单级配调整（筛除粗粒

料）还是掺合料施工，对土料的性质以及填筑施工方案、i程投

资等均有较大的影响。为确保上坝土料的质量，本条强调通过现

场试验确定土料级配调整方法。

    瀑布沟和狮子坪水电站碎石土心墙堆石坝，最大坝高分别为

186m和110m，心墙土料粗粒含量较多，设计要求在土料场设条

筛分别筛除大于80mm和60mm的粗粒料；糯扎渡水电站黏土心

墙堆石坝最大坝高261.5m，坝体中下部心墙防渗土料采用掺砾石

土料，砾石掺加比例为35%，砾石和土料采用分层铺筑、立采混

掺的掺砾方法。

6.5 6坝料运输是保证上坝强度的重要环节。自卸汽车运送坝料

具有较好的适应性，具有运输能力高、设备通用、能直接铺料、

机动灵活、设备易于获得等优点，目前多被选用口带式输送机的

爬坡能力强，道路修筑比较简易，运输费用较低，也能达到较高

的运输能力。随着带式输送机技术的发展，以及其具有运输成本

较低的优势，本条增加了有关带式输送机运输方案方面的内容。

从龙滩工程利用长带式输送机运送砂石骨料，瀑布沟工程利用带

式输送机运送防渗土料等实例看，带式输送机运输系统在水电工

程的运用前景日益广泛。在实际工程中，也可根据现场情况采用

带式输送机和公路运输组合的运输方式。根据国内外采用带式输

送机运输物料的实例看，粒径在300mm以下（个别工程最大粒径

为500mm）的物料均可采用带式输送机运输方式，粒径超过

300mm时应进行专门论证。

6 5 7布置上坝道路首先是要正确确定道路的标准，这是保证汽

车正常使用、减少轮胎消耗、提高运输能力的基本条件。条文中

强调了道路布置应当兼顾周围建筑物旌工通道要求、施工期过坝

运输要求、沟通两岸交通要求，并尽量和永久公路结合。应统筹

规划，使枢纽工程的交通网趋于合理。

    道路修建费用较高，修建时间较长，布置又常受地形条件的

限制。因此，条文中强调了应根据各段道路的任务，确定各自的

标准，以期达到既能满足要求又节约费用的目的。

6.5.8采用带式输送机运输，应尽可能利用其布置的灵活性缩短

运输距离。瀑布沟工程利用一条长4km的带式输送机隧洞运送防

渗土料，使运距较公路运输缩短达15km。长距离、陡倾角、高带

速、水平及垂直转弯等技术的采用，大大简化了带式输送机运输

系统的布置，加大了运输强度，而随着带式输送机设备性能的发

展，其可靠性也得到了加强。龙滩工程、瀑布沟工程的带式输送

机运输系统，已正常运行3.5年，均未考虑备用。

6.5.9碾压式土石坝施工机械选型配套除应遵循一般性原则外，

还强调了坝体填筑作业面和各旖工系统作业面施工设备选型配备

应当注意的问题。心墙料填筑碾压的主要设备可考虑采用羊足碾

（含振动羊足碾）、振动凸块碾、气胎碾、冲击碾等，特殊情况下

也可以考虑采用振动平碾；反滤料填筑可考虑选用振动平碾、气

胎碾，坝体堆石料的填筑碾压应优先选择振动平碾，也可比较选

择冲击碾。

    冲击碾压技术已广泛运用于公路、机场的建设中，在水电施

工中，目前仅在洪家渡面板堆石坝工程的次堆石区的补碾中运用，

碾压效果较好。冲击碾压具有碾层厚、碾压速度快、压实度高的

特点，有利于提高压实质量、加快填筑施工进度，具有较好的运

用前景。但是由于在土石坝工程施工中，成功应用的经验较少，

且随着填筑料性质变化的施工参数差距较大，因此，选择冲击碾

压施工时应通过试验确定相应的旄工参数。

6.5.10根据国内外土石坝施工经验，填筑施工中经常采用临时

度汛断面来满足度汛、提前蓄水、发电等方面的需要，因此增加

临时断面的有关条文。临时断面的设置，不仅要考虑安全和质量     

要求，还需要为后续项目施工创造条件，使后续项目施工能够顺

利进行。

    关于分段（设置横缝）施工问题，DL/T 5129-2001《碾压式

土石坝施工规范》101.4条规定“不影响行洪的坝体部位可先行

填筑，横向接坡应符合设计要求”，10.2.17条要求“防渗体及均

质坝的横向接坡不宜陡于1:3”。从目前国内工程实施看，小浪底

工程采用了分段填筑施工。但考虑到防渗体横向接坡是坝体施工

的薄弱环节，不均匀沉陷、缝面处理措施、填筑高度的影响极为

明显，缝面处理不妥，极易形成贯穿上下游的渗流通道，埋下隐

患，不仅影响坝体的安全运行，甚至给工程带来危害。因此，土

质防渗体应尽量减少横向接坡。在高山峡谷地区，河道狭窄，不

宜采用分段施工：在宽泛河道上，若施工程序需要采用分段旅工

时，应加强对缝面处理措施研究，确保工程施工质量和安全。

6.5 11土石坝坝面施工是多料种、多工序共同作业，施工作业

集中，彼此关系密切，必须协调相直间的关系，因此在条文中提

出了一些原则。

6 5.12土料的铺层厚度、碾压遍数等施工参数及碾压设备选择，

应通过现场碾压试验最终确定。

6..5.13本条内容主要根据DL/T 5129-2001<碾压式土石坝施工

规范》的相关条款编写。

    雨季施工，尤其是防渗土料的雨季施工是土石坝施工的重点

和难点，在降雨量充沛的地区尤其突出。切实可行的雨季施工措

施和经验是保证土石坝防渗体雨季顺利施工的关键。

  ．雨季施工应认真分析当地的水文气象资料，确定雨季各种坝

料的施工天数，合理选择施工机械数量，使之满足坝体填筑强度

和形象进度要求，做好必要的物资准备是顺利施工的先决条件。

    雨季施工措施包括：超前安排心墙区域的填筑，缩短防渗体

填筑流水作业段长度，防渗体与两岸接坡及上、下游反滤料平起

施工，及时用振动平碾快速将防渗体碾压成光面，做好防渗体填

筑面防护，不失时机进行雨后复工和用旋耕犁翻晒土料，加强施

工道路维护和保养等。

    考虑到黏土料受降雨影响特别明显，而在雨季可施工天数较

少，时停时续的施工方式层面处理工作量较大。因此在雨季不宜

进行大面积黏土料填筑施工，应采用旱季多填黏土而雨季填筑堆

石料的施工方式。

6.5.14本条内容主要根据DL/T 5129-2001《碾压式土石坝施工

规范》和DL/T 5128—2001《混凝土面板堆石坝施工规范》的有

关内容编写。

    负温施工是土石坝冬季施工中必然遇到的问题，采取有效的

填筑方法、步骤和措施，是保证负温下填筑工程质量和顺利施工

的关键。在负温下填筑，应采取一系列可靠的保温、防冻和保证

工程质量的措施，主要包括：

    1  应特别加强质量控制和施工前保温、防冻的准备工作。

    2应在冻结前完成坝基．处理，并做好防冻处理。

    3在负温下施工，坝料含水率应控制在下限，严禁在填土中

夹有冰雪，坝料严禁加水等。

    在严寒地区施工条件恶劣、质量保证较困难且施工工效大幅

度降低时，采用冬季停工方式，实践证明是较合理的选择。

6 5.15本条主要参照DL/T 5128-2001《混凝土面板堆石坝施工

规范》中的有关条款编写。

    面板坝上游坝坡应整平压实。当前多用振动平碾顺坡碾压。

    上游坡面碾压分级长度以10m～20m为宜，分级长度过大，

振动碾不易控制，影响碾压质量。  ‘

    马来西亚的巴特埃(Batai)面板堆石坝施工时，上游坡面采

用振动夯板压实（夯板装于反向铲臂端），效果甚佳，可以作为辅

助压实设备。

    斜坡碾压宜采用振动碾或液压振动板压实。用振动碾做斜坡

碾压时，宜先静压2遍～4遍，再振动压实6遍～8遍。振压时向    ．

上方向振动，向下方向不振，一上一下为一遍，有的工程也采用

上下全振的施工方法，如十三陵、大坳等工程采用了这种方法也

取得了成功。、在激振力作用下垫层料是否沿坡面滚落与其级配、

坝面坡度、碾压机具性能与碾压方法有关。条文中强调斜坡碾压

方式与遍数应经过试验确定，与趾板结合部位宜采用液压振动平

板或其他机具压实。

    国内目前也有部分工程采用挤压墙施工技术，它不仅可以减

少斜坡碾压施工程序，也可以减少坡面保护措施，有利于加快施

工进度，但由于缺乏成熟经验，在设计中可参照选用。

6 5.17当坝较高、工程量较大时，面板分期施工是必要的；否

则会因为坝坡太长，给旖工带来较大困难。面板分期施工，有利

于防止裂缝，同时可使堆石填筑、混凝土施工在组织上更趋均衡，

也为施工期提前蓄水受益创造条件。

．  面板纵缝分缝宽度应根据施工条件确定。为了便于滑模制作、

操作和混凝土分料入仓浇筑，一般取12m，墙边根据情况取12m

或6m。浇筑块过大施工困难，过小则分缝太多。

6 5.18采用无轨滑模浇筑面板是国内外的成功经验，无轨滑模

的特点在于：

    1滑动模板由侧模或已浇块混凝土和混凝土浮托力支承，取

消了专用轨道。

    2起始三角块可以与主面板一起浇筑。

    3滑动模板重量轻、配套设备少，制造、安装和移动就位较

为方便。

    面板混凝土跳仓浇筑的目的，在于保持滑动模板平衡滑升，

并使相邻的已浇块有一定的龄期。

6 5,19沥青混凝土施工方案，常用的有碾压法和浇筑法两种。

碾压法是指将热拌沥青混合料摊铺后碾压成型的施工方法。浇筑

法是指热拌沥青混合料，由于其沥青含量较多，高温时流动性较

好，靠自重压实，不需压实设备。碾压法可用于大中型土石坝的

面板或心墙施工，该方法比较成熟，应用广泛。而浇筑法一般适

用于严寒地区的土石坝心墙旖工。如果工程位于严寒地区，防渗

体又是心墙，则可考虑采用浇筑法，否则可采用碾压法。

6.5.20为了确保沥青混凝土面板的防渗效果，通常采用一次铺

筑完成，不设水平缝。如设水平缝，接缝处理非常麻烦，而且还

会成为面板防渗的一个薄弱环节。但高坝面板斜坡过长将给牵引

摊铺碾压机械的卷扬机带来困难。这不仅是因为卷扬机的钢丝绳

长度有一定限度，而且还由于过长的钢丝绳在自重作用下易擦坏

已铺好的面板，同时牵引机械与铺压机械相距过远，操作不方便，

容易失控，且斜坡运距加大，施工速度减慢。国内外工程实践除

日本沼原抽水蓄能电站上池沥青混凝土面板斜坡长度达150m外，

多数斜坡长不超过120m。故本条规定，当斜边长超过120m或因

工程施工度汛需要需分期施工时，可分两期施工，但必须做好接

缝处理。

6.5.21  为了确保沥青混凝土心墙的防渗效果，应减少施工接缝，

沥青混凝土心墙应保持全线同一高程施工。

．  心墙的每层铺设厚度与碾压机械的压实功能有关，应通过碾

压试验确定，根据国内外工程实例，铺设厚度一般为25cm(见表

16)，故条文规定心墙每层铺设厚度为20cm～30cm。

表16国内外部分工程心墙铺设厚度表

工程名称	碧流河	高岛	武利	街所	三峡茅     坪溪	冶勒	尼尔基
铺设厚度     cm	20	25～30	25	25	25	30	25

 

6 5.22根据天荒坪上水库、三峡茅坪溪、冶勒水电站、尼尔基

水利枢纽等工程沥青混凝土面板及心墙的旅工实际情况，施工时段

平均气温在5℃以上，都能正常施工，但有因环境温度低于5℃而

停工的。国外一般也规定以5℃作为确定施工与停工的分界标准。

JTG F40-2004《公路沥青路面施工技术规范》1.0.4条规定“沥

青混凝土不得在低于10℃（高速公路和一级公路）或5℃（其他等

级公路）以及雨天潮湿情况下施工”。鉴于上述情况，本标准规定

时段平均气温低于5℃不宜施工。如需施工，应采取专门措施，并

进行模拟试验。如南桠河冶勒水电站，试验表明气温5℃～-6℃

条件下可以施工，但需采取以下措施：

    l  调整碾压参数（静碾1次，动碾8次，再静碾2次）。

    2提高初碾温度，一般经验初碾温度为130℃，冶勒低温条

件提高至130℃～155℃。

    3严格控制终碾温度，不得低于130℃。碾压后，任何人员

和设备不得在心墙上走。

    4表面覆盖以降低温度损失。 

    沥青是一种憎水性胶结材料，当雨（雪）天有水分侵入时会

影响矿料之间的紧密黏结，致使沥青混凝土质量降低。如果在有

水分的铺筑层面上摊铺防渗层，也会引起防渗层的鼓泡和层间结

合不良，故降雨时应停工，雨后应将已铺层面烘干才能继续施工。

根据国内外一些工程实例，如日本深山坝规定日降雨量不大干

5mm作为因雨停工的标准，我国天荒坪、冶勒、尼尔基等工程大

坝规定日降雨量大于O.lmm作为因雨停工的标准，实际施工中均

因降雨降雪而停止沥青混凝土铺筑。

6,5 23土工膜铺设前，基础垫层料级配应满足设计要求，并碾

压密实平整，不得有突出尖角块石，以免损坏土工膜。

    土工膜防渗心墙宜采用“之”字形布置，两侧回填坝料的级

配、粒径、干密度应满足设计要求。

    土工膜与地基、岸坡及刚性建筑物的连接是施工的薄弱环节，

务必精心设计、施工，应保证连接及伸缩的结构型式和施工质量。

    土工膜施工应采用专业的施工队伍，所有施工人员均应经过

培训合格后方可上岗施工，在土工膜施工过程中应加强质量监督

检查，一旦发现损坏、穿孔、撕裂、黏结不牢等现象，必须及时

修补，确保土工膜的施工质量。

6.6地下工程施工

6.6.1  地下工程的围岩类别及产状构造特征，是编制地下工程施

工组织设计的重要依据。附录D.5围岩工程地质分类依据DL/T

 5099-1999《水工建筑物地下开挖工程旆工技术规范》提出。

6. 6.2地下工程施工除利用永久洞室和前期地质探洞作为施工

通道外，一般应布置施工支洞。施工支洞布置是地下工程施工组

织设计的一个重要内容，施工支洞设计应根据地下工程的布置、

规模、结构型式、地形地质条件、水文条件、施工方法、施工设

备及施工进度等因素，通过技术经济分析后确定。支洞的型式及

断面尺寸，除考虑上述因素外，还应考虑支护型式、运输方式、

运输强度、运距和所运物件尺寸等要求。主洞洞底高程与支洞进

口高程之差，是确定运输方式和主洞长度的决定性条件。本条对

采用有轨和无轨运输的纵坡作了规定，其数据与DL/T 5201-

2004《水电水利工程地下工程施工组织设计导则》的规定相一致。

6.6.3钻爆法和全断面掘进机法（以下简称掘进机法）是目前隧

洞开挖中两个行之有效的施工方法。这两个施工方法在不同的施

工条件下具有各自不同的优势。在适宜的条件下，掘进机法具有

掘进效率高、对围岩扰动小、开挖壁面光滑，、施工人员的劳动保

护条件好等优点。20世纪90年代以来，使用掘进机开挖隧洞在

我国得到较大范围推广和应用，甘肃引大入秦工程、山西万家寨

引黄工程和辽宁大伙房输水工程均采用掘进机法开挖。但由于掘

进机的购置费用高、安装和施工准备时间长、对围岩地质条件的

适应性不如钻爆法等弱点，影响和限制了掘进机的适用范围‘。

    关于掘进机的适用范围，通过对国内外已生产掘进机的适用

洞径及近70个工程实例的分析，将隧洞洞径及洞长、围岩地质条

件等作为选择岩石掘进机开挖方案的基本条件。

    l  隧洞断面型式和洞径：     

    1)洞径：

    ——国内外已生产的200多台掘进机，其适用洞径为

    1.98m～11.25m。

    ——从国外4个主要制造公司生产的101种不同规格

    的掘进机分析，掘进洞径小于6.7m的机种占8526，

    洞径9m上的机种仅占5%左右。

    ——从采用掘进机进行施工的272个工程实例资料分

    析，使用6.7m直径掘进机的工程占92%：使用

    9m以上直径掘进机的工程仅占4%以下。

    ——在近70个工程实例中，洞径最小的为2.14m，最

    大的为11．1m。

    ——大直径掘进机的购置费用高，风险大。

    根据以上情况，并考虑今后掘进机技术的发展，本条将掘进

机适用洞径范围确定为3m～12m。

    2)洞长：

．  若隧洞长度太短，掘进机的制造或购置费用占施工总费用的比

例大，掘进机的安装准备时间占掘进机总工期的比例也比较大，远

不如钻爆法经济合理。从美国35条隧洞的施工成本曲线（钻爆法

12条，掘进机法23条）分析，隧洞长度3km～6km时，掘进机施

工成本下降最快。另据国外有关资料介绍，当隧洞长度超过洞径

600倍，且岩性在中硬范围内，掘进机施工比钻爆法施工更为经济。

    根据我国国情，经研究3km洞长仍不能弥补掘进机法比钻爆

法购置费用高和安装、施工准备时间长的不利因素，5km洞长才

能弥补其不足。至于洞长与洞径的倍数问题，从70个工程看，最

小的为43倍，最大的达17000多倍，变化幅度很大，看不出其中

的规律性，故不作为依据条件。

．  另外，经分析，掘进机法适用于洞壁光滑和衬砌要求高的永久

隧洞，不适用于对洞壁光滑度要求不高、不需衬砌或只需简单衬砌

的临时隧洞。这是因为掘进机法的开挖成本高，对一般临时性隧洞

或衬砌要求不高的隧洞，采用掘进机就显得不经济，而对于永久性

隧洞，虽然采用掘进机法开挖成本相对较高，但由于超挖少，对围

岩扰动少和岩壁糙率低等优点，可以减少开挖，简化衬砌，从而节

省投资。因此，在条文中增加了“永久性长隧洞”的规定。

    2围岩地质条件

    1)国内外多年的施工实践证明，掘进机对复杂地层的适

    应性差，尤其是在塌陷、围岩变形、涌水、暗河地段

    掘进易发生事故，在掘进速度及变换施工方法的适应

    性等方面远不如钻爆法。

    2)岩体的抗压强度对掘进机的掘进速度影响很大，对中

    软和中硬岩体，掘进速度很高，如砂岩、页岩、石灰

    岩、白云岩等月进尺可达600m～750m，而坚硬的花

    岗岩月进尺仅140m～220m。刀具的磨损，随着岩石

    抗压强度的提高而显著增大。但今后随着刀具性能的

    提高，掘进机对岩石抗压强度的适应能力也将有所提

    高。如果岩石过软，机口易下沉，难以掌握和控制掘

    进方向，甚至无法取得进尺，因此岩石抗压强度不能

    太高也不能太低。鉴于以上分析，一般情况下适宜的

    岩石抗压强度为150MPa～30MPa。

    国内外使用掘进机的部分工程情况分别见表17、表18。

6.6.4洞室群施工中，平行和交叉作业项目多，需编制网络进度，

其目的是从中抓住关键施工项目，优化施工程序。应尽早形成自

然通风通道，以改善施工条件。对特大型洞室群，为保证围岩稳

定，其施工程序应通过三维稳定、应力计算和计算机仿真，经分

析研究后确定。

6 6 5用钻爆法进行平洞开挖的方法很多，但归纳起来分两大类，

即全断面开挖和分区分层开挖。通常根据工程规模（断面大小、隧

洞长短）、地质条件（围岩类别、地质构造等）、工期要求、施工设

备性能和施工技术水平等因素，经综合分析研究后确定开挖方案。

     根据我国目前的技术水平和施工设备性能，本条对采用全断

面开挖的适用洞径提出了指导意见，即洞径小于10m的圆形断面，

洞宽小于12m、洞高小于10m的方圆形断面，这与DL/T 5099-

1999《水工建筑物地下开挖工程施工技术规范》的规定基本一致。

6.6.6 随着我国常规水电站和抽水蓄能电站的大量兴建，大型、

特大型地下厂房得到越来越广泛的采用。为此，通过对以往工程

实践的总结，介绍大型地下洞室群开挖应遵循的一些原则：

    1对于高边墙、大跨度的地下洞室开挖，首先应研究确定合

理的开挖分层。开挖分层决定于洞室的地质条件、洞室的规模及

施工通道、施工设备和工期要求等因素，应从保证围岩稳定、方

便施工、充分发挥施工设备能力和满足工期要求出发，研究确定

开挖分层。分层高度_般为6m～10m，其中顶拱层开挖高度应根

据开挖后底部不妨碍吊顶牛腿的锚杆施工和不影响多臂钻最佳效

率发挥而确定。第2层一般为岩锚吊车梁所处部位，层高应考虑

岩锚的造孔和安装、吊车梁混凝土浇筑以及下层开挖爆破的影响，

一般在吊车粱以下不小于2.Om较合适。国内部分大型地下厂房的

 

 

开挖分层特性见表19、表20。

    2施工通道的设置需满足分层开挖和工期要求。施工通道包

括永久通道和增设的临时通道。可利用的永久道路通常有厂顶通

风洞，可作为厂房第1层和第2层开挖的施工通道；厂房交通洞

可作为厂房第3层和第4层开挖的施工通道。5层及以下各层可

分别通过高压管道、尾水洞等永久洞及另设的临时通道进入。临

时通道可采用施工支洞、竖井和斜井等型式。对于特大型洞室，

为了争取工期，可设双向通道。

    3高边墙、大跨度洞室开挖，最关键的首先是顶拱层的开挖。

顶拱层的开挖决定于跨度大小和地质条件。一般情况下，如地质

条件允许，先开挖中导洞，然后两侧跟进扩大开挖，如天荒坪、

桐柏、广州抽水蓄能、二滩、泰安等工程。若围岩的稳定性较差，

采用两侧导洞先掘进，并随即进行初期支护，中间岩柱起支撑作

用，然后再进行中间预留岩柱的开挖与支护，如大朝山、宜兴抽

水蓄能等项目。但也有例外，如西龙池抽水蓄能电站工程厂房顶

部围岩为薄层页岩，近似水平，稳定条件很差，在对厂房项部岩

体进行预应力锚索等加固处理后，采取了先挖中间导洞随即进行

支护再两侧扩挖跟进的施工方法，也取得了成功。

    4岩壁（台）梁层（通常为第2层）开挖是高边墙大跨度地

下洞室开挖的又一关键问题，其中最重要的是保证岩壁梁的开挖

成型和减少下层开挖爆破对岩壁吊车梁的振动影响。根据各工程

的实践经验，可采取以下一些综合措施：

    1)采用预留保护层开挖，即中间岩体拉槽超前，两侧保

护层跟进。保护层的厚度以中间岩体爆破时产生的松

 

 

 

    动范围不超过保护层为原则，一般为25m～5m。中

    间岩体采用潜孔钻垂直钻孔，分段爆破，保护层开挖

    采取凿岩台车水平造孔爆破。

    2)在进行岩壁（台）开挖前，先进行岩台斜面上部边墙、

    下一层边墙及中部主爆区与保护层间的预裂。

    3)为了保证岩壁（台）成型，当岩体较破碎时，可先进

    行固结灌浆，对围岩进行加固，然后再开挖。

    4)岩壁（台）梁开挖，要求进行专门的钻爆设计和爆破

    试验，并进行爆破振动监测。  ‘

    5地下洞室群中，主厂房、主变压器室及尾水闸门室多数呈

平行布置，且距离较近。主厂房的上、下游边墙常有大小不同的

洞室相交，如下游边墙上有母线洞、尾水洞在不同高程与厂房相

交，上游边墙有高压管道与厂房相交。每一洞室的开挖均会不同

程度地对周围岩体的稳定产生影响，为此采取一系列工程措施，

防止围岩失稳，例如：

    1)优化施工程序，尤其是主厂房、主变压器室、尾水闸门

    室三大洞室的开挖程序应认真拟定，必要时进行计算机仿

    真分析，以尽可能减少开挖后围岩松弛区的范围和深度。

    2)尽可能先开挖与主厂房相交的“小洞室”，即采用“小

洞”进“大洞”的开挖方法，如上游高压管道应先开挖到

厂房上游边墙，然后再进行该部位的厂房开挖，并做好锚

喷支护。

    3)当在进度安排上难以满足先开挖“小洞”，而必须先开挖

    主厂房后开挖“小洞”时，则“小洞刀开挖应采取先导洞

    后扩大，先加固周边岩体然后再进洞开挖的方案，并采取

    浅孔小炮、多循环、弱爆破等措施，以减少对围岩的破坏。

    4)对平行洞室，如母线洞、尾水洞的开挖，在开挖程序

    上应交错进行，不宜齐头并进。．

    6为了加快施工进度，应创造条件进行立体平行流水作业，

即“立体多层次，平面多工序”的施工程序。

6.6.7竖井开挖方法，自鲁布革和渔子溪等工程采用爬罐施工以

来，已有较多工程先后采用，如广州抽水蓄能、天荒坪抽水蓄能、

桐柏抽水蓄能、十三陵抽水蓄能、太平驿等工程。该施工方法适

用性强，速度快，但其准备工作时间较长，操作人员的劳动条件

较差。而根据国内近期工程实践经验，反井钻机（或称天井钻机）

得到较为广泛的运用。尤其是随着设备制造能力和设备性能的不

断改进和提高，采用反井钻进行竖井、斜井开挖，将越来越显示

出其优越性即成井速度快、施工安全、劳动条件好。表21、表22

分别列出了国内部分工程使用爬罐和反井钻施工的情况。

    根据以上情况，本条提出若地质条件和井深合适，可优先采

用反井钻机法。

    本条第3款提出的竖井断面较小者，指开挖断面小于18㎡

的竖井：竖井断面较大者，指开挖断面大于l8㎡的竖井。

6.6.8斜井开挖方法：    ．

1平洞与斜并的区别在于洞内能否行驶水平运输车辆，．车辆

需由提升设备牵引者为斜井。考虑到公路最大纵坡规定为9%，即

稍小于6°，故本条规定以6°为平洞与斜井的区分界限。

．  2条文中规定斜井开挖方法与DL/T5099-1999《水工建筑

 

 

 

  物地下开挖工程旆工技术规范》基本一致。

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